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机械制造技术基础
课 程 设 计

设计题目:推动架零件的机械加工工艺规程及典型夹具的设计

专业班级：机械四班
学生姓名:陈雷
学生学号：10140401
指导教师：史红

哈尔滨理工远东学院

机械制造技术基础课程设计任务书
设计题目：推动架零件的机械加工工艺规程及典型夹具的设计

设计内容:
1。绘制零件图一张。
2.编写零件加工工艺过程，并填写加工工艺过程卡及工序卡一套。
3。设计指定工序的夹具，绘制夹具装配总图一套。
4。绘制夹具的非标零件图一张。
5。编辑说明书一份.

指导教师：史红
2013年3月4日

一、设计题目
设计推动架零件加工工艺规程及加工φ32孔专用夹具
二、原始资料
（1) 被加工零件的零件图（草图） 1张
（2） 生产类型:中批或大批大量生产
三、上交材料
（1） 被加工工件的零件图 1张
（2) 毛坯图 1张
（3） 机械加工工艺过程综合卡片 1张
(4） 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张
(4) 夹具装配图 1张
(5） 夹具体零件图 1张
(6） 课程设计说明书（5000字左右) 1份
四、进度安排(参考)
(1) 熟悉零件，画零件图 2天
(2） 选择工艺方案，确定工艺路线，填写工艺过程综合卡片 5天
（3） 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天
(4） 编写说明书 3天
(5） 准备及答辩 2天
五、指导教师评语

成 绩:
指导教师　　　　　　　

日　　期　　　　　　　
摘　要
本文是有关推动架工艺步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案,以确保零件的加工质量.
据资料所示，推动架是牛头刨床进给机构中的小零件，其主要作用是把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕其轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给.在设计推动架机械加工工艺过程时要通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差，合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩等用来提高加工精度，保证其加工质量。
关键词：机械加工、工艺规程、专用夹具、推动架

目 录
1 推动架的工艺分析及生产类型的确定 1
1.1 推动架的作用 1
1.2推动架的技术要求 2
1。3推动架工艺分析 2
2 确定毛坯 、绘制毛坯简图 4
2.1选择毛坯 4
2。2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 4
2.3绘制推动架毛胚的铸造简图 5
3。拟定推动架工艺路线 6
3.1定位基准的选择 6
3.1。1 精基准的选择 6
3.1.2 粗基准的选择 6
3.2各面、孔加工方法的确定 6
3.3加工阶段的划分 7
3。4工序的集中与分散 7
3.5工序顺序的安排 7
3。5.1机械加工工序 7
3.5。2热处理工序 9
3.5。3辅助工序 9
3.6确定加工路线 9
4 机床设备及工艺装备的选用 11
4.1机床设备的选用 11
4。2工艺装备的选用 11
5 加工余量、工序尺寸和公差的确定 12
6 切削用量、时间定额的计算 13
6.1切削用量的计算 13
6.1.1 钻孔工步 13
6。1.2扩孔工步 13
6。1。3粗铰工步 13
6.1。4精铰工步 14
6。2时间定额的计算 14
6。2。1基本时间的计算 14
6.2。2辅助时间的计算 15
6。2。3其他时间的计算 15
6。2.4单件时间的计算 16
7 夹具设计 17
7.1问题的提出 17
7.2夹具设计 17
7。2.1 定位方案 17
7.2。2 夹紧机构 17
7.2.3 夹具与机床联接元件 17
7。2。4 定位误差分析 18
7.2。5切削力及夹紧力的计算 18
8设计体会 19
9参考文献 20

1 推动架的工艺分析及生产类型的确定
1。1 推动架的作用
该零件为B6050刨床推动架，是牛头刨床进给机构中的零件（如附图1），Φ32+0。0270孔安装在进给丝杠轴，靠近Φ32+0.0270孔左端处装一棘轮。在棘轮上方即为Φ160+0。033孔装棘轮。Φ160+0.033孔通过销与杠连接。把从电动机创来的旋转运动,通过偏心轮杠杆使零件绕Φ32+0.0270轴心线摆动。同时，棘轮拨动棘轮，使丝杠转动，实现工作台自动进给。

图1-1

1。2推动架的技术要求
推动架的技术要求见表1-1
表1—1 推动架技术要求
加工表面
偏差
mm
公差及精度等级
粗糙度 Ra
µm
形位公差/mm
φ27的端面

IT13
12。5

0.1
A

φ16的孔
+0。029
0
IT6—IT9
3.2

φ50的外圆端面

IT7—IT9
6。3

φ32的孔
+0.027
0
IT7—IT8
6.3

φ35的两端面

IT13
25

φ16的孔
+0。029
0
IT6-IT9
3。2

1.3推动架工艺分析
分析可知本零件材料为灰口铸铁，HT200.该零件具有较高的强度,耐磨性，耐热性，减震性，适应于承受较大的应力,要求耐磨的零件。刨床推动架具有两组工作表面，他们之间有一定的位置要求.
由零件图可知，φ32+0.027 0、φ16+0。019 0孔的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：
1.φ32mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括:φ32mm的两个端面及孔和倒角，φ16mm的两个端面及孔和倒角。
2。以φ16mm孔为加工表面
这一组加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及内孔φ10mm、M8-6H的内螺纹,φ6mm的孔及120°倒角2mm的沟槽.
这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：
1。φ32mm孔内与φ16mm中心线垂直度公差为0.10；
2.φ32mm孔端面与φ16mm中心线的距离为12mm。
由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组,再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知,上述技术要求是可以达到的,零件的结构工艺性也是可行的.另外考虑到零件的精度不高可以在普通机床上加工。

2 确定毛坯 、绘制毛坯简图
2。1选择毛坯
根据零件差资料知：零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为0。72kg.生产类型为中小批量，可采用金属型铸造毛坯.由于φ32mm的孔需要铸造出来,故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理.
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
零件基本尺寸在100-160之间，由表2-1可知，差得该铸件的尺寸公差等级CT为8～10级。由表2—5可知,加工余量等级MA为G级,故CT=10级，MA为G级.
表2-1用查表法确定各加工表面的总余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值
说明
φ27的端面
92
H
4。0
顶面降一级，单侧加工
φ16的孔
φ16
H
3。0
底面，孔降一级,双侧加工
φ50的外圆端面
45
G
2.5
双侧加工（取下行值）
φ32的孔
φ32
H
3.0
孔降一级，双侧加工
φ35的两端面
20
G
2.5
双侧加工（取下行值）
φ16的孔
φ16
H
3。0
孔降一级，双侧加工

表2—2由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表:
主要加工表面
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
φ27的端面
92
4.0
96
3.2
φ16的孔
φ16
6
φ10
2。2
φ50的外圆端面
45
5
50
2。8
φ32的孔
φ32
6.0
φ26
2.6
φ35的两端面
20
5
25
2。4
φ16的孔
φ16
6
φ10
2.2
2。3绘制推动架毛胚的铸造简图
由表2-1所得结果,绘制毛坯简图如图2-2所示。

图2—2

3.拟定推动架工艺路线
3。1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。
3.1。1 精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择φ32的孔和φ16的孔作为精基准.
3。1.2 粗基准的选择
对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的,按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时,应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候,则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准,从零件的分析得知，B6065刨床推动架以外圆作为粗基准。
3。2各面、孔加工方法的确定
根据推动架零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法,如表3—1:
表3-1 推动架各表面加工方案
主要加工表面
尺寸精度等级
粗糙度
加工方案
备注
Φ27的端面
IT13
12。5
粗铣
表1—8
Φ16的孔
IT6-IT9
3。2
钻-扩-铰—
表1—9
Φ50的外圆端面
IT7-IT9
6.3
粗铣-精铣
表1—8
Φ32的孔
IT7-IT8
6。3
钻-扩-铰
表1—9
Φ35的两端面
IT13
25
粗铣
表1-8
Φ16的孔
IT6-IT9
3.2
钻-扩-铰
表1—9
Φ6的孔
IT11—IT12
25
钻
表1—9
Φ8螺纹孔
(公差带5H-7H）
6.3
钻螺纹
表1-10
宽6mm的槽
IT11-IT13
12.5
粗铣
表1—8
拉沟槽R3

25
拉

3。3加工阶段的划分
该推动架的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成面加工和孔加工两个阶段。
加工过程中，首先加工面，然后加工各空，最后加工各细节部分（攻丝、拉槽等）
3。4工序的集中与分散
该零件选用工序集中原则安排推动架的加工工序。该推动架的生产类型是中、小批生产,可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
3。5工序顺序的安排
3.5。1机械加工工序
（1)方案一：
工序I 铣φ32mm孔的端面
工序II 铣φ16mm孔的端面
工序III 铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面
工序IV 铣深9。5mm宽6mm的槽
工序V 铣φ10mm孔和φ16mm的基准面
工序VI 钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。选用Z535立式钻床加工
工序VII 钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式钻床加工
工序VIII 钻半、精铰、精铰φ16mm，倒角45度。选用Z525立式钻床
工序Ⅸ 钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H.选用Z525立式钻床加工
工序Ⅹ 钻φ6mm的孔,锪120°的倒角.选用Z525立式钻床加工
工序Ⅺ 拉沟槽R3
（2）方案二：
工序I 铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面
工序II 铣φ32mm孔的端面
工序III 铣φ16mm孔的端面
工序IV 钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。选用Z535立式钻床加工
工序V 钻半、精铰、精铰φ16mm，倒角45度。选用Z525立式钻床工序VI 铣φ10mm孔和φ16mm的基准面
工序VII 铣深9。5mm宽6mm的槽
工序VIII 钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式钻床加工
工序Ⅸ 钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H。选用Z525立式钻床加工
工序Ⅹ 钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。选用Z525立式钻床加工
工序Ⅺ 拉沟槽R3

由于设计加工方案时要遵循“先基准后其他”原则 、“先粗后精"原则、“先主后次"原则、“先面后孔"原则.制定机械加工工序如下：
工序I 铣φ32mm孔的端面
工序II 铣φ16mm孔的端面
工序III 铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面
工序IV 铣深9.5mm宽6mm的槽
工序V 铣φ10mm孔和φ16mm的基准面
工序VI 钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。选用Z535立式钻床加工
工序VII 钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式钻床加工
工序VIII 钻半、精铰、精铰φ16mm,倒角45度。选用Z525立式钻床
工序Ⅸ 钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H.选用Z525立式钻床加工
工序Ⅹ 钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。选用Z525立式钻床加工
工序Ⅺ 拉沟槽R3
3。5。2热处理工序
加工之前进行时效处理。
3。5。3辅助工序
在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序.
综上所述,该推动架工序的安排顺序为：热处理（时效处理）——主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——主要表面精加工。
3.6确定加工路线
在综合考虑上述工序安排的原则基础上，由表3—2列出推动架的工艺路线
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
热处理（时效处理）

2
铣Φ32mm孔的端面
X52K立式升降铣床
立铣刀
游标卡尺
3
铣Φ16mm孔的端面
X52K立铣
立铣刀
游标卡尺
4
铣Φ32mm和Φ16mm孔在同一基准上的两个端面
X52K立铣
立铣刀

游标卡尺
5
铣Φ10mm和Φ16mm孔的两个端面
X62W万能铣
立铣刀
游标卡尺
6
铣深9.5mm,宽6mm的槽
X52K立铣
立铣刀
游标卡尺
7
钻、扩、铰Φ32mm孔，倒角45°
Z535立钻
麻花钻、套式扩孔钻、套式铰刀
内径千分尺

8
钻Φ10mm，半精铰，精铰Φ16mm的孔，倒角45
Z535立钻
麻花钻、直柄机用铰刀
内径千分尺

9
钻，半精铰，精铰Φ16mm孔,倒角45°
Z525立钻
麻花钻、直柄机用铰刀
内径千分尺

10
钻螺纹孔Φ6mm，攻丝M8-6H
Z525立钻
麻花钻、机用丝锥
内径千分尺
螺纹塞规
11
钻Φ6mm的孔,锪120°倒角
Z525立钻
麻花钻、高速钢莫氏锥锪钻
内径千分尺

12
拉沟槽R3
L515A
拉刀
内径千分尺
13
清洗
清洗机

14
终检

卡尺、塞规、百分表

4 机床设备及工艺装备的选用
4。1机床设备的选用
在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征,如“四面组合机床”。主要以由表3。2给出。
4。2工艺装备的选用
工艺装配主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称，如“钻头"、“百分表”、“车床夹具”等。
刀具、量具以在3.2给出.该零件的生产类型为大批生产,所选用的夹具均为专用夹具。

5 加工余量、工序尺寸和公差的确定
根据锻件质量、零件表面粗糙度和形状复杂系数查表4.9，可得锻件的单边余量厚度方向在1.7—2。2mm，水平方向亦为1.7-2.2mm。
查表4。32的凹槽的加工余量粗铣后半精铣宽度余量为1.5mm，宽度偏差为+0.12-+0.18mm。

6切削用量及基本时间的确认
此处只对 第六步铣6毫米深槽说明。
（1） 切削用量。本工序为粗铣槽后精铣槽，所选刀具为立铣刀,铣刀直径为6毫米总长为13mm,刃长为57mm，齿数为2，根据工艺手册的相关内容选择铣刀的基本形状。由于加工钢料的σb=600～700Mpa，故选用前角r=º，后角a=12º（周齿），a=6º(端齿），以知铣削宽度为6mm，铣削深度为13mm。机床选用K52X立式铣床，共铣一个深槽。
①确定每齿的进给量ƒz，查阅工艺手册中圆柱铣刀,高速钢端铣刀和盘铣刀加工时进给量相关内容，X52立式铣床的加工功率为7.5KW（查表4.48），工艺系统刚性为中等，立铣刀加工钢料，查的每齿进给量ƒz=0。06˜0.1mm/HZ。现取ƒz=0。07mm/Z.
②选择铣刀磨钝标准及耐用度.查阅工艺手册中铣刀磨钝标准的相关规定,用铣刀加工钢料，铣刀刀齿最大磨损量为0.06mm；铣刀直径为6mm。
③确定切削速度和工作台每分钟进给量ƒmz.根据公式（参见工艺手册中铣削时切削速度的计算相关内容)计算切削速度为ν=
式中Cv=48,=0.25，

则结果为16.5v/（r/min）
根据 想x52型立式铣床主轴转速表，选择60r/min,则实际切削速度v=0。93m/s，工作台每分钟进给量为

根据X52立式铣床工作台进给量表,则实际每齿进给量为m/z。
④效验机床功率.给据计算公式铣削时的功率为

式中，

X52铣床主电机功率为7。5KW，故所选取的切削用量可以采用。所确定的切削用量mm，。
（2）
基本时间。根据表4.147基本时间公式为：

式中

7 夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。根据老师给定的题目，设计工序铣宽为6深为9。5的槽。本专用夹具将用于KX52立式铣床的加工。刀具为铣刀等,制造夹具体毛坯的材料为HT200。通过铸造得到。
7。1问题的提出
本夹具主要用来工序铣宽6深9.5的槽。由于工序较多，工艺要求相对较高，加工相对复杂。本夹具的设计工程中应主要考虑如何定位，使用六点定位原理限制六个自由度。同时由于加工过程中受力较大，受力方向较多，还应考虑如何才能实现很好的夹紧,以便进行相应的机械加工。其次还应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。本专用夹具将用于X52K立式钻床的加工.
7.2夹具设计
7。2。1 定位方案
工件以Φ50外圆及端面为定位基准,采用定位销与心轴组合定位方案。其中平面限制工件三个自由度,定位销限制两个自由度,活动两个定位销限制一个自由度。综上，该定位方案可行。
7。2.2 夹紧机构
采用心轴手动夹紧，通过拧紧上螺母使工件固定.

7。2。3 夹具与机床联接元件
采用两个标准定为键，固定在夹具体底面同一条直线位置的键槽中，用于确定机床夹具相对于机床进给方向的正确位置。要保证定位键的宽度与机床工作台T型槽相匹配的要求。定位键可以承受一定的铣削扭矩，减轻夹紧螺栓、夹具体与机床的负荷,加强夹具加工过程的稳定性.
7。2。4 定位误差分析
定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为三个支承钉和一个V形块，定位基准与工序基准相重合,所以基准不重合误差△b=0,由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。由表2—3铸件尺寸公差，基准位移误差为2.6／√2.所以定位误差为1。8mm。
7。2。5切削力及夹紧力的计算
各工序中，铣削过程受力最大，所以只计算该工序切削力即可.
钻孔切削力：查《机床夹具设计手册》P70表3—6，得铣削力计算公式：

式中 P───钻削力
t───钻削深度， 45mm
S───每转进给量， 0。5mm
D───麻花钻直径， Φ14mm
HB───布氏硬度，140HBS
所以
=451.7（N）
钻孔的扭矩：
式中 S───每转进给量, 0。5mm
D───麻花钻直径， Φ14mm
HB───布氏硬度，140HBS

=×0。014××
=681。7(N·M)
根据手册查得该夹紧力满足要求,故此夹具可以安全工作。

8设计体会
三周的课程设计结束了。在老师的的耐心指导下，我们学到许多东西。本次设计通过理论与实践的结合，加深了我们对理论知识的理解,强化了生产实习中的感性认识。
这次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计,第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识.
回顾起此次推动架的课程设计，至今我仍感慨颇多,的确,从理论到实践，在整整三个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固等。
我觉得这次设计最重要的是让我懂得了团队精神的重要性。在本次设计过程中，如果我们没有一个很好的团队互助。很多自己想了很久没有结果的问题，在大家的帮助下很快就可以解决掉。我深刻的感觉到团队合作的重要性。
在此特别感谢老师对我们的帮助。祝愿刘老师：工作顺利，合家欢乐!

9参考文献
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［2］李益民主编.机械制造工艺设计简明手册[M］.机械工业出版社，1993
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［5］黄如林主编.切削加工简明实用手册[M]。化学工业出版社，2004
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